从本质上讲,物理学是一门实验的科学。物理实验是科学实验的先驱,体现了大多数科学实验的共性,在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础。“大学物理实验”课程是教学内容覆盖面广、受益学生数量大的一门公共基础课,也是理工科院校本科生在大学阶段第一门最系统、最严格、最基础,也最有趣的实践类课程。
我们的“大学物理实验”课程面向理工类各专业大学二年级学生,在每年的秋季学期和接下来的春季学期开课。本课程依托哈尔滨工业大学物理学院物理实验中心。早期的物理实验中心是由20世纪50年代前苏联首批援建的物理教学实验室发展起来的。在老一代物理学家洪晶先生的领导下,物理实验教学形成了管理规范、规格严格、作风严谨的教学作风,在哈工大理工科各专业人才培养体系中发挥着重要的作用。哈工大物理实验中心教学团队始终传承并发扬着老一辈实验物理教师“严谨”“求实”“奉献”的实验教学传统。物理实验中心教学团队是工业和信息化部研究型教学创新团队,承担着哈工大理工类各专业物理实验系列课程的教学任务。
面向国家创新驱动发展战略,围绕哈工大的本科生培养目标,我们把“大学物理实验”课程定位在“为培养各专业引领未来发展创新人才,打好科学实验研究基础”;课程的教学理念是“重基础,强能力,求创新,塑精神”。课程的教学内容涵盖了力学、热学、声学、电磁学、光学、近代物理学等分支学科的知识和技术;还包括实验误差理论、实验基本方法和技能,以及实验物理的发展和应用等相关内容。在教学内容上,本课程注重把物理学家认识、研究和发现自然规律的具体过程和方法融入课堂教学,开阔学生的眼界和思路,培养学生的科学精神。同时,把实验物理知识和技术与生活实际、社会发展和科技进步的联系,尤其把学生关注的科学、技术发展的新领域、新应用和社会发展热点问题,融入课堂教学。在保证实验教学内容科学性、先进性和应用性的基础上,适当融入“大国重器”“中国制造”等“思政教育元素”,提高学生的国情意识,激发学生的时代责任感。
我们的“大学物理实验”课程采用“自主探究性实验教学模式”。自主探究性实验教学模式是基于“问题导向教学法”(PBL,Problem Based Learning),把科学研究的理念和方法贯穿于实验教学全过程的一种新型实验教学模式。在自主探究性实验课堂教学过程中,学生通过以“自主设计、自主组装、自主搭建、自主探索”为主线的实验学习探索过程,深度参与到课堂教学的全过程,整个实验的过程就是学生实验探索研究一个小课题的过程。在教师的引导下,学生通过“享受”自主探索的实验过程,可以了解和把握一个真实科研课题的探索和研究过程。自主实验过程丰富了学生的实验课堂学习体验,激发了学生的实验学习兴趣,实现了教与学的良性互动,实现了从“以教为主”到“以学为主”、从“重视知识传授”到“重视能力培养”、从“简单地重视实验结果”到“重视并且享受实验过程”的教学转变。
以物理学丰富而广泛的内涵为基础,通过分层次、分阶段的实验教学安排和学生“手脑并用”的实验学习、实验探索过程,“大学物理实验”课程要在知识、能力和素养三方面实现对学生的协同培养:
课程目标1. 通过“大学物理实验”课程的学习,学生能够系统地掌握实验物理知识体系,包括物理实验的基本实验理论、基本实验方法和基本实验技能,并能够在实验学习过程中深化理解、灵活地加以运用。
课程目标2. 在掌握知识的基础上,加深学生对物理学基本原理的理解,培养学生基本的科学实验能力、“知行合一”的实践能力、各专业知识的综合运用能力、创新思维、创新意识和创新能力等多方面能力。
课程目标3. 培养学生积极主动的探索精神;培养学生“格物致知”的科学精神和科学思想;认真严谨的科学方法和科学态度;培养学生的理性思维和逻辑思维,让学生可以像物理学家一样去思考问题,并且会用科学实验的方法去研究问题、解决问题。
(1)掌握基础实验知识体系,包括物理实验的基本实验方法、基本实验技能和基本实验理论;
(2)加深学生对物理学基本原理的理解,在此基础上培养学生基本的科学实验能力、理论联系实际能力、创新思维等多方面能力;
(3)培养学生实事求是的科学精神和科学思想,认真严谨的科学方法和科学态度,积极自主探索的科学精神和正确的价值观。
学生需要先修完“大学物理”和“工科数学分析”。
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
赵海发,辛丽,方光宇,姜泽辉,李俊庆,大学物理实验,高等教育出版社,2015年。
问:学业繁重,时间紧张,偶尔不能按时进行实验,怎么办?
答:我们在每个学期开课时,同时开放所有的实验教学项目,同学们可以根据自己的学习时间、专业特点和个人兴趣,自主选择想要学习的实验项目,自主安排时间进行学习。